পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-লিখিত অনুমানভিত্তিক উত্তর—ধারণা ও সীমাবদ্ধতা নিচে উল্লেখ করা হয়েছে। এটি উৎসের যাচাইকৃত মূল উত্তর হিসেবে দাবি করা হচ্ছে না।

   কোনো পরিবাহীর পৃষ্ঠের প্রতি একক ক্ষেত্রফলে যে পরিমাণ আধান বা চার্জ অবস্থান করে, তাকে চার্জের তল ঘনত্ব বলে।

2. খ)

   AI-লিখিত অনুমানভিত্তিক উত্তর—ধারণা ও সীমাবদ্ধতা নিচে উল্লেখ করা হয়েছে। এটি উৎসের যাচাইকৃত মূল উত্তর হিসেবে দাবি করা হচ্ছে না।

   প্রকৃতিতে একক বা বিচ্ছিন্ন চৌম্বক মেরুর অস্তিত্ব নেই; প্রশ্নে সম্ভবত মুদ্রণজনিত ভুলে 'সম্ভব হয় কেন' এসেছে, প্রকৃতপক্ষে বিচ্ছিন্ন চৌম্বক মেরু পাওয়া সম্ভব নয়। কারণ কোনো চুম্বককে যতই খণ্ড-বিখণ্ড করা হোক না কেন, প্রতিটি ক্ষুদ্র খণ্ডেই উত্তর ও দক্ষিণ মেরুর যুগল সৃষ্টি হয়। পদার্থের চৌম্বকত্বের মূল কারণ ইলেকট্রনের ঘূর্ণন ও কক্ষীয় গতি, যা একটি বদ্ধ ক্ষুদ্র তড়িৎ লুপের ন্যায় আচরণ করে এবং সর্বদা একটি দ্বিমেরু সৃষ্টি করে। ফলে কোনো বিচ্ছিন্ন একক চৌম্বক মেরু তৈরি করা যায় না।

3. গ)

   AI-লিখিত অনুমানভিত্তিক উত্তর—ধারণা ও সীমাবদ্ধতা নিচে উল্লেখ করা হয়েছে। এটি উৎসের যাচাইকৃত মূল উত্তর হিসেবে দাবি করা হচ্ছে না।

   উদ্দীপকের চিত্রে সাধারণ নিঃসারক (CE) সংযোগের ট্রানজিস্টর দেখানো হয়েছে।

   এখানে,
   বেস প্রবাহ, $I_B = 200\text{ }\mu\text{A} = 200 \times 10^{-6}\text{ A} = 0.2\text{ mA}$
   সংগ্রাহক প্রবাহ, $I_C = 10\text{ mA} = 10 \times 10^{-3}\text{ A}$

   সাধারণ নিঃসারক বিন্যাসে প্রবাহ বিবর্ধন গুণক (Current amplification factor, $\beta$):
   $\beta = \frac{I_C}{I_B}$
   $\Rightarrow \beta = \frac{10 \times 10^{-3}\text{ A}}{200 \times 10^{-6}\text{ A}} = 50$

   (যদি সাধারণ পীঠ বিন্যাসের প্রবাহ লাভ গুণক $\alpha$ হিসেবে বিবেচনা করা হয়, তবে:
   নিঃসারক প্রবাহ, $I_E = I_B + I_C = 0.2\text{ mA} + 10\text{ mA} = 10.2\text{ mA}$
   $\alpha = \frac{I_C}{I_E} = \frac{10}{10.2} \approx 0.98$
   )

   অতএব, ট্রানজিস্টরটির প্রবাহ বিবর্ধন গুণক হলো $50$।

4. ঘ)

   AI-লিখিত অনুমানভিত্তিক উত্তর—ধারণা ও সীমাবদ্ধতা নিচে উল্লেখ করা হয়েছে। এটি উৎসের যাচাইকৃত মূল উত্তর হিসেবে দাবি করা হচ্ছে না।

   হ্যাঁ, ইনপুট ভোল্টেজের পরিবর্তন করে ট্রানজিস্টরটিকে একটি ইলেকট্রনিক সুইচ হিসেবে ব্যবহার করা যায়।

   বিশ্লেষণ:
   ১. বন্ধ সুইচ (OFF Switch / Cut-off State): যখন ইনপুট ভোল্টেজ ($V_{in}$ বা $V_{BB}$) শূন্য বা ট্রানজিস্টরের বেরিয়ার ভোল্টেজ (সিলিকনের ক্ষেত্রে প্রায় $0.7\text{ V}$) এর নিচে রাখা হয়, তখন বেস-নিঃসারক জংশন রিভার্স বায়াসড বা আন-বায়াসড থাকে। ফলে বেস প্রবাহ $I_B = 0$ হয়, যার দরুন সংগ্রাহক প্রবাহ $I_C = 0$ হয়। বর্তনী দিয়ে কোনো তড়িৎ প্রবাহিত হয় না এবং এটি খোলা বা OFF সুইচের মতো কাজ করে।

   ২. চালু সুইচ (ON Switch / Saturation State): ইনপুট ভোল্টেজ বৃদ্ধি করে যখন পর্যাপ্ত ধনাত্মক মান দেওয়া হয়, তখন ট্রানজিস্টরটি সম্পৃক্ত অঞ্চলে (Saturation region) প্রবেশ করে। এ অবস্থায় সংগ্রাহক দিয়ে সর্বোচ্চ প্রবাহ ($I_{C(sat)}$) চলে এবং কালেক্টর-এমিটার ভোল্টেজ প্রায় শূন্য ($V_{CE} \approx 0.2\text{ V}$) হয়ে যায়। অর্থাৎ ট্রানজিস্টরের মধ্য দিয়ে লোডে সম্পূর্ণ বিদ্যুৎ প্রবাহিত হয়, যা একটি সংবৃত বা ON সুইচের মতো আচরণ করে।

   সুতরাং, ইনপুট ভোল্টেজ পরিবর্তনের মাধ্যমে ট্রানজিস্টরকে কাট-অফ ও স্যাচুরেশন অবস্থায় পরিচালিত করে সুইচ হিসেবে সফলভাবে ব্যবহার করা সম্ভব।